Medicinske problemer, der kan sætte en stopper for udforskning af det dybe rum

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Hvis det er tilfældet, så foreslår vi, at du gør dig bekendt med et udvalg af de 20 mest sandsynlige sundhedsproblemer, som pionererne fra den menneskelige rumkoloniserings æra bliver nødt til at stå over for (hvis vi ikke løser dem inden dette øjeblik).

Problemer med hjertet

Vestlig medicinsk forskning og observation af 12 astronauter viste, at med langvarig eksponering for mikrogravitation bliver det menneskelige hjerte sfærisk med 9,4 procent stærkere, hvilket igen kan forårsage en række problemer med dets arbejde. Dette problem kan blive særligt påtrængende under lange rumrejser, for eksempel til Mars.

"Hjertet i rummet fungerer på en anden måde, end det gør under betingelserne for Jordens tyngdekraft, hvilket igen kan føre til tab af muskelmasse," - siger Dr. James Thomas fra NASA.

"Alt dette vil have alvorlige konsekvenser efter at være vendt tilbage til Jorden, så vi leder i øjeblikket efter mulige måder at undgå eller i det mindste reducere dette tab af muskelmasse."

Eksperter bemærker, at efter at have vendt tilbage til Jorden, genvinder hjertet sin oprindelige form, men ingen ved, hvordan et af de vigtigste organer i vores krop vil opføre sig efter lange flyvninger. Læger er allerede opmærksomme på tilfælde, hvor hjemvendte astronauter oplevede svimmelhed og desorientering. I nogle tilfælde er der en skarp ændring i blodtrykket (der er et kraftigt fald), især når en person forsøger at rejse sig. Derudover oplever nogle astronauter arytmier (unormale hjerterytmer) under missioner.

Forskerne bemærker behovet for at udvikle metoder og regler, der gør det muligt for dybrumsrejsende at undgå disse typer problemer. Som nævnt kunne sådanne metoder og regler være nyttige ikke kun for astronauter, men også for almindelige mennesker på Jorden - dem, der oplever hjerteproblemer, såvel som dem, der er ordineret sengeleje.

I øjeblikket er et femårigt forskningsprogram begyndt, hvis opgave vil være at bestemme niveauet af rummets indvirkning på accelerationen af udviklingen af aterosklerose (en sygdom i blodkarrene) hos astronauter.

Beruselse og psykiske lidelser

Selvom en anonym undersøgelse foretaget af NASA fjernede mistanker om hyppigt alkoholforbrug af astronauter, var der i 2007 to tilfælde, hvor faktisk berusede NASA-astronauter fik lov til at flyve inde i det russiske Soyuz-rumfartøj. Samtidig fik folk lov til at flyve, selv efter at lægerne, der forberedte disse astronauter til flyvningen, såvel som andre medlemmer af missionen, fortalte deres overordnede om deres kollegers meget varme tilstand.

Ifølge datidens sikkerhedspolitik talte NASA om et officielt forbud mod alkoholindtagelse af astronauter 12 timer før træningsflyvninger. Virkningen af denne regel blev også stiltiende antaget for varigheden af rumflyvninger. Efter ovennævnte hændelse blev NASA imidlertid forarget over en sådan skødesløshed af astronauter, at agenturet besluttede at gøre denne regel vedrørende rumrejser officiel.

Den tidligere astronaut Mike Mallane sagde engang, at astronauterne drak alkohol før flyvningen for at dehydrere kroppen (alkohol dehydrerer), for i sidste ende at reducere belastningen på blæren og pludselig ikke ville bruge toilettet på tidspunktet for opsendelsen.

Det psykologiske aspekt havde også sin plads blandt farerne ved rummissioner. Under Skylab 4-rummissionen var astronauterne så "trætte" af at kommunikere med rumflyvningskontrolcentret, at de slukkede for radiokommunikation i næsten et døgn og ignorerede beskeder fra NASA. I kølvandet på denne hændelse forsøger videnskabsmænd at identificere og adressere potentielle negative psykologiske effekter, der kunne opstå fra mere stressende og langvarige missioner til Mars.

Mangel på søvn og brug af sovemedicin

En ti-årig undersøgelse har vist, at astronauter tydeligvis ikke får nok søvn i de sidste uger før opsendelsen og under starten af rummissioner. Blandt de adspurgte indrømmede tre ud af fire, at de brugte medicin, der hjalp dem med at sove, selvom brugen af sådanne medikamenter kunne være farligt, mens de fløj med rumfartøjet, og når de arbejdede med andet udstyr. Den farligste situation i dette tilfælde kunne være, når astronauterne tog den samme medicin på samme tid. I dette tilfælde, på tidspunktet for en nødsituation, der kræver en hasteløsning, kunne de bare forsov det.

På trods af det faktum, at NASA tildelte hver astronaut at sove mindst otte en halv time om dagen, tog de fleste af dem kun omkring seks timers hvile hver dag under missioner. Sværhedsgraden af denne belastning på kroppen blev forværret af det faktum, at folk i løbet af de sidste tre måneders træning før flyvningen sov mindre end seks en halv time dagligt.

"Fremtidige missioner til Månen, Mars og videre vil kræve mere effektive foranstaltninger til at imødegå søvnmangel og optimere menneskelig præstation i rumflyvning," sagde seniorforsker Dr. Charles Kzeiler.

"Disse foranstaltninger kan omfatte ændringer i arbejdsplanen, som vil blive udført under hensyntagen til en persons eksponering for visse lysbølger, såvel som ændringer i besætningens adfærdsstrategi for at komme mere komfortabelt ind i søvntilstanden, hvilket er bydende nødvendigt at genoprette sundhed, styrke og godt humør næste dag. ".

Tab af hørelse

Forskning har vist, at siden rumfærgemissionernes dage har nogle astronauter oplevet midlertidigt betydeligt og mindre betydeligt høretab. De blev oftest bemærket, når folk blev udsat for høje lydfrekvenser. Besætningsmedlemmer på den sovjetiske rumstation Salyut-7 og den russiske Mira havde også mindre eller meget betydelige høretabseffekter efter hjemkomsten til Jorden. Igen, i alle disse tilfælde var årsagen til delvist eller fuldstændigt midlertidigt høretab eksponering for høje lydfrekvenser.

Besætningen på den internationale rumstation er forpligtet til at bære ørepropper hver dag. For at reducere støj ombord på ISS blev det blandt andet foreslået at bruge specielle lydisolerende pakninger inde i stationens vægge samt installation af mere støjsvage ventilatorer.

Men ud over den støjende baggrund kan andre faktorer påvirke høretabet: for eksempel atmosfærens tilstand inde i stationen, en stigning i det intrakranielle tryk og et øget niveau af kuldioxid inde i stationen.

I 2015 planlægger NASA, med hjælp fra ISS-mandskabet, at begynde at udforske mulige måder at undgå virkningerne af høretab under et-årige missioner. Forskere ønsker at se, hvor længe disse virkninger kan undgås og finde ud af den acceptable risiko forbundet med høretab. Eksperimentets nøgleopgave bliver at bestemme, hvordan man minimerer høretab fuldstændigt, og ikke kun under en specifik rummission.

Sten i nyrerne

En ud af ti mennesker på Jorden udvikler før eller siden et nyrestenproblem. Dette spørgsmål bliver dog meget mere akut, når det kommer til astronauter, for i rummet begynder kroppens knogler at miste nyttige stoffer endnu hurtigere end på Jorden. Salte (calciumfosfat) udskilles inde i kroppen, som trænger ind i blodbanen og ophobes i nyrerne. Disse salte kan komprimeres og tage form af sten. Samtidig kan størrelsen på disse sten variere fra mikroskopiske til ret alvorlige – op til størrelsen af en valnød. Problemet er, at disse sten kan blokere blodkar og andre strømme, der fodrer organet eller fjerner overskydende stoffer fra nyrerne.

For astronauter er risikoen for at udvikle nyresten mere farlig, fordi under mikrogravitationsforhold kan mængden af blod inde i kroppen falde. Derudover drikker mange astronauter ikke 2 liter væske om dagen, hvilket igen kan give fuldstændig hydrering af deres krop og forhindre sten i at stagnere i nyrerne og fjerne deres partikler sammen med urin.

Det bemærkes, at mindst 14 amerikanske astronauter udviklede et problem med nyresten næsten umiddelbart efter afslutningen af deres rummissioner. I 1982 blev et tilfælde af akut smerte registreret hos et besætningsmedlem ombord på den sovjetiske Salyut-7-station. Astronauten led af stærke smerter i to dage, mens hans ledsager ikke havde andet valg end at hjælpeløst se sin kollegas lidelser. Først tænkte alle på akut blindtarmsbetændelse, men efter et stykke tid kom der en lille nyresten ud med kosmonautens urin.

Forskere har i meget lang tid udviklet en speciel ultralydsmaskine på størrelse med en stationær computer, som kan opdage nyresten og fjerne dem ved hjælp af lydbølgeimpulser. Det ser ud til, at om bord på skibet ved siden af Mars kunne sådan noget helt sikkert komme til nytte …

Lungesygdom

På trods af at vi endnu ikke med sikkerhed ved, hvilke negative helbredseffekter der kan forårsages af støv fra andre planeter eller asteroider, er forskerne stadig opmærksomme på nogle meget ubehagelige konsekvenser, der kan vise sig som følge af eksponering for månestøv.

Den mest alvorlige effekt af støvindånding er sandsynligvis på lungerne. Utroligt skarpe partikler af månestøv kan dog forårsage alvorlige skader ikke kun på lungerne, men også på hjertet, og samtidig forårsage en hel masse forskellige lidelser, lige fra alvorlig organbetændelse og ender med kræft. For eksempel kan asbest forårsage lignende effekter.

Skarpe støvpartikler kan skade ikke kun indre organer, men også forårsage betændelse og slid på huden. Til beskyttelse er det nødvendigt at bruge specielle flerlags Kevlar-lignende materialer. Månestøv kan nemt beskadige øjnenes hornhinder, hvilket igen kan være den mest alvorlige nødsituation for mennesker i rummet.

Forskere beklager at bemærke, at de ikke er i stand til at modellere månejorden og udføre det fulde sæt af tests, der er nødvendige for at bestemme virkningerne af månestøv på kroppen. En af vanskelighederne ved at løse dette problem er, at støvpartikler på Jorden ikke er i et vakuum og ikke konstant udsættes for stråling. Kun yderligere undersøgelser af støv direkte på selve Månens overflade og ikke i laboratoriet kan give videnskabsmænd de nødvendige data til at udvikle effektive metoder til beskyttelse mod disse små giftige dræbere.

Svigt af immunsystemet

Vores immunsystem ændrer sig og reagerer på alle, selv de mindste, ændringer i vores krop. Mangel på søvn, utilstrækkeligt indtag af næringsstoffer eller endda normal stress kan alle svække vores immunsystem. Men dette er på Jorden. En ændring i immunsystemet i rummet kan i sidste ende blive til en almindelig forkølelse eller medføre en potentiel fare i udviklingen af meget mere alvorlige sygdomme.

I rummet ændrer fordelingen af immunceller i kroppen sig ikke meget. En langt større trussel mod sundheden kan være forårsaget af ændringer i disse cellers funktion. Når cellens funktion falder, kan de allerede undertrykte vira i den menneskelige krop blive vækket igen. Og for at gøre dette stort set hemmeligt uden manifestation af symptomer på sygdommen. Når immunceller bliver mere aktive, overreagerer immunsystemet på stimuli, hvilket forårsager allergiske reaktioner og andre bivirkninger såsom hududslæt.

"Ting som stråling, bakterier, stress, mikrotyngdekraft, søvnforstyrrelser og endda isolation kan alle påvirke den måde, hvorpå besætningsmedlemmernes immunsystemer fungerer," siger NASA-immunolog Brian Krushin.

"Langsigtede rummissioner vil øge risikoen for infektioner, overfølsomhed og autoimmune problemer hos astronauter."

For at løse problemer med immunsystemet planlægger NASA at bruge nye metoder til anti-strålingsbeskyttelse, en ny tilgang til afbalanceret ernæring og medicin.

Strålingstrusler

Den nuværende meget usædvanlige og meget langvarige mangel på solaktivitet kan bidrage til farlige ændringer i strålingsniveauet i rummet. Intet som dette er sket i næsten de sidste 100 år.

"Selvom sådanne begivenheder ikke nødvendigvis er en stopfaktor for lange missioner til Månen, asteroider eller endda Mars, er galaktisk kosmisk stråling i sig selv en faktor, der kan begrænse den planlagte timing af disse missioner," siger Nathan Schwadron fra Instituttet. hav- og rumudforskning.

Konsekvenserne af denne form for eksponering kan være meget forskellige, lige fra strålesyge og ender med udvikling af kræft eller skader på indre organer. Derudover reducerer farlige niveauer af baggrundsstråling effektiviteten af rumfartøjets anti-strålingsbeskyttelse med omkring 20 procent.

På blot én mission til Mars kan en astronaut blive udsat for 2/3 af den sikre dosis stråling, som en person i værste fald kan blive udsat for i hele sit liv. Denne stråling kan forårsage ændringer i DNA og øge risikoen for kræft.

"Når det kommer til kumulativ dosis, er det det samme som at lave en fuld CT-scanning af kroppen hver 5.-6. dag," siger videnskabsmand Carey Zeitlin.

Kognitive problemer

Ved at simulere tilstanden af at være i rummet har forskere fundet ud af, at eksponering for højt ladede partikler, selv i små doser, får laboratorierotter til at reagere meget langsommere på deres omgivelser, og derved bliver gnaverne mere irritable. Observation af rotterne viste også en ændring i sammensætningen af proteinet i deres hjerner.

Forskere er dog hurtige til at bemærke, at ikke alle rotter viste de samme virkninger. Hvis denne regel gælder for astronauter, så kunne de ifølge forskerne identificere en biologisk markør, der indikerer og forudsiger den tidlige manifestation af disse effekter hos astronauter. Måske ville denne markør endda gøre det muligt at finde en måde at reducere de negative virkninger af strålingseksponering.

Alzheimers sygdom er et mere alvorligt problem.

"Eksponering for strålingsniveauer svarende til det, som mennesker oplever på en flyvning til Mars, kan bidrage til udviklingen af kognitive problemer og fremskynde de ændringer i hjernefunktionen, som oftest er forbundet med Alzheimers sygdom," siger neurolog Kerry O'Banion.

"Jo længere du er i rummet, jo større er risikoen for at udvikle sygdommen."

En af de trøstende kendsgerninger er, at forskere allerede har formået at undersøge et af de mest uheldige scenarier for eksponering for stråling. De udsatte laboratoriemus på én gang for et strålingsniveau, der ville være karakteristisk for hele tiden på en mission til Mars. Til gengæld vil folk, der flyver til Mars, blive udsat for stråling i en afmålt dosis i løbet af de tre år, flyvningen varer. Forskere mener, at den menneskelige krop kan tilpasse sig så små doser.

Derudover bemærkes, at plast og letvægtsmaterialer kan give mennesker en mere effektiv strålebeskyttelse end i dag anvendt aluminium.

Tab af synet

Nogle astronauter udvikler alvorlige synsproblemer efter at have været i rummet. Jo længere rummissionen varer, jo mere sandsynligt er chancen for sådanne alvorlige konsekvenser.

Blandt mindst 300 amerikanske astronauter, der har gennemgået medicinsk screening siden 1989, har 29 procent af de mennesker, der har været i rummet på to ugers rummissioner, og 60 procent af de mennesker, der har arbejdet ombord på den internationale rumstation i flere måneder, haft synsproblemer. …

Læger fra University of Texas udførte hjernescanninger af 27 astronauter, der havde været i rummet i mere end en måned. Hos 25 procent af dem blev der observeret et fald i volumenet af den anteroposteriore akse af et eller to øjeæbler. Denne ændring fører til langsynethed. Igen blev det bemærket, at jo længere en person er i rummet, jo mere sandsynligt er denne ændring.

Forskere mener, at denne negative effekt kan forklares ved stigningen af væske til hovedet under forhold med migrogravity. I dette tilfælde begynder cerebrospinalvæske at akkumulere i kraniet, og det intrakranielle tryk stiger. Væske kan ikke sive gennem knoglen, derfor begynder det at skabe pres på indersiden af øjnene. Forskere er endnu ikke sikre på, om denne effekt vil aftage hos astronauter, der ankommer til rummet i mere end seks måneder. Det er dog helt åbenlyst, at det bliver nødvendigt at finde ud af det, inden det øjeblik, folk sendes til Mars.

Hvis problemet udelukkende skyldes intrakranielt tryk, så ville en af de mulige løsninger være at skabe betingelser med kunstig tyngdekraft, hver dag i otte timer, mens astronauterne sover. Det er dog for tidligt at sige, om denne metode vil hjælpe eller ej.

"Dette problem skal løses, for ellers kan det vise sig at være hovedårsagen til umuligheden af lange rumrejser," siger videnskabsmand Mark Shelhamer.

Nul tyngdekraft dræber hjernen

Langt ophold i rummet i nul tyngdekraft kan forårsage alvorlige ændringer i hjernen, har sibiriske forskere fundet ud af ved at undersøge tilstanden for mus, der har været i kredsløb.

Resultaterne vil gøre det muligt at skabe systemer til at forebygge og korrigere den negative påvirkning af vægtløshed på astronauternes organisme. Det mest interessante af de opnåede data vedrører dopaminsystemet. Vi så, at ekspressionen af dets nøglegener falder efter en måned i kredsløb. Dette tyder på, at hjernens dopaminsystem, som normalt er ansvarlig for fin koordinering af handlinger, og i almindelighed - til kontrol af bevægelser, nedbrydes.

På længere sigt kan en sådan ændring føre til udviklingen af en parkinsonlignende tilstand. For hvis dit udtryk for et enzym, der syntetiserer dopamin falder, så falder niveauet af selve neurotransmitteren også, og i sidste ende udvikler der sig et motorisk underskud, "- citerer en forsker ved Laboratory of Neurogenomics of Behavior ved Federal Research. Center Institut for Cytologi og Genetik SB RAS, Anton Tsybko, officiel publikation SB RAS "Science in Siberia" Se også Lancering af Soyuz TMA-17M bemandet transportkøretøj.

Derudover bemærkede videnskabsmanden ændringer i en anden ekstremt vigtig hjernestruktur - hypothalamus. Her blev der fundet tegn på apoptose (programmeret cellulært "selvmord"), som højst sandsynligt er fremkaldt af mikrogravitation. Det er allerede blevet bekræftet: både i kredsløb og på Jorden - i eksperimenter, der simulerer tilstanden af vægtløshed - øges apoptose af neuroner. "Dette er fyldt med en generel forringelse af stofskiftet og meget mere. I betragtning af, at kroppen allerede er under angreb i nultyngdekraften, kan enhver ændring i dens funktion til det værre have ret alvorlige konsekvenser," forklarede Tsybko.

Forskere bemærkede, at disse ændringer heldigvis ikke er dødelige, og fysisk aktivitet forhindrer dem fuldstændig i at forekomme. Hos dyr genoprettes fysisk aktivitet inden for en uge. Hjernen begynder at akkumulere tabt tid igen, niveauet af serotonin, dopamin vender ret hurtigt tilbage til det normale. Inden for en måned har neurodegeneration ikke tid til at opstå.

At sende mus ud i rummet i længere tid virker stadig problematisk. Fysisk uddannelse er en redning for kosmonauter. Undersøgelsen blev udført på laboratoriemus, der foretog en 30-dages rumrejse på Bion-M1 biosatellitten. Forskere bemærker, at musenes anatomi og fysiologi på mange måder ligner mennesker, vores genom falder sammen med 99%, så lineære mus er de mest egnede objekter til at studere mekanismerne for tilpasning til vægtløshed. Der er dog en væsentlig forskel: Astronauter er i modsætning til mus i stand til bevidst at tvinge sig selv til at bevæge sig, de træner mere end fire timer om dagen, hvilket betyder, at de stimulerer de motoriske centre i hjernen og minimerer risikoen for skader på dopaminen. system.

Men hvis du forbliver i kredsløb i mindst to uger og ikke udfører nogen specielle fysiske øvelser, så viser tilstanden sig at være meget vanskelig, når du vender tilbage til Jorden, og en lang rehabilitering er påkrævet. "Bion" er en serie af sovjetiske og russiske rumfartøjer udviklet af TsSKB-Progress og beregnet til biologisk forskning. For 11 flyvninger blev der udført forsøg på dem med 212 rotter, 12 aber og en række andre dyr. Bion-M1-satellitten blev opsendt den 19. april 2013 og vendte tilbage til Jorden en måned senere.

Foruden mus var der mongolske ørkenrotter, gekkofirben, fisk, ferskvands- og druesnegle, tømrerbillelarver, mikroorganismer, alger, lav og nogle højere planter om bord. Til dato er Bion-M1-eksperimentet afsluttet. Bion-M2 skal lanceres i de kommende år.